TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI ỐNG LÒ ỐNG LỬA
Giới thiệu về lò hơi ống lò ống lửa
Lò hơi:là thiết bị sử dụng nhiên liệu (than, củi, trấu, giấy vụn…) để đun sôi nước tạo thành hơi nước mang nhiệt để phục vụ cho các yêu cầu về nhiệt trong các lĩnh vực công nghiệp như giặt là, sấy gỗ, khách sạn … Tùy theo nhu cầu sử dụng mà người ta tạo ra nguồn hơi có nhiệt độ và áp suất phù hợp để đáp ứng cho các yêu cầu khác nhau Để vận chuyển nguồn năng lượng có nhiệt độ và áp suất cao này người ta dùng các ống chịu được nhiệt, chịu được áp suất cao chuyên dùng cho lò hơi Điều đặc biệt của lò hơi mà không thiết bị nào thay thế được là tạo ra nguồn năng lượng an toàn không gây cháy để vận hành các thiết bị hoặc động cơ ở nơi cần cấm lửa và cấm nguồn điện (như các kho xăng, dầu)
Lò hơi là một thiết bị không thể thiếu được trong nền kinh tế quốc dân, quốc phòng Nó không những được dùng trong các khu công nghiệp lớn như: nhà máy nhiệt điện, khu công nghiệp cơ khí,…mà còn được sử dụng trong các cơ sở sản xuất nhỏ để phục vụ sản xuất và những nhu cầu hàng ngày như: sưởi ấm, trong nhà máy dệt, sấy, nấu cơm,…
Trong nhà máy nhiệt điện, lò hơi là thiết bị không thể thiếu được đồng thời là một thiết bị vận hành rất phức tạp, nó có nhiệm vụ sản xuất hơi quá nhiệt để cấp cho tuôc bin Trong lĩnh vực công nghiệp, lò hơi được dùng để sản xuất hơi nước Hơi nước dùng làm chất tải nhiệt trung gian trong các thiết bị trao đổi nhiệt để gia nhiệt cho sản phẩm
Lò hơi là thiết bị giúp đưa nhiệt của quá trình đốt cháy cho nước cho đến khi nước được đun nóng hoặc thành hơi Nước nóng hoặc hơi nước được tác động của áp suất sẻ truyền nhiệt sang một quy trình Nước là tác nhân trung gian rẻ tiền và hữu dụng giúp truyền nhiệt sang một chu trình Khi nước được chuyển thành hơi , thể tích sẻ tăng lên khoảng 1600 lần, tạo một lực mạnh như thuốc súng vì vậy lò hơi là thiết bị phải được vận hành với tinh thần cẩn trọng cao độ
Hệ thống lò hơi bao gồm : một hệ thống cấp nước ,hệ thống hơi và hệ thống nhiên liệu Hệ thống nước cấp cho lò hơi và tự động điều chỉnh nhằm đạp ứng nhu cầu hơi Sử dụng nhiều van nên cần trì và sửa chữa Hệ thống thu gom và sản xuất hơi do lò sản xuất ra Một hệ trống đường ống dẫn hơi đến vị trí cần sử dụng Qua hệ thống này , áp suất hơi được điều chỉnh bằng các van và kiểm tra bằng máy đo áp suất hơi Hệ thống nhiên liệu bao gồm tất cả các thiết bị được sử dụng để tạo ra nhiệt cần thiết các thiết bị cần dùng trong hệ thoongsnhieen liệu phụ thuộc vào loại nhiên liệu sue dụng trong hệ thống nhiên liệu.
Nước đưa vào lò hơi được chuyển thành hơi được gọi là nước cấp Nước có 2 nguồn chính là, (1) Nước ngưng hay hơi ngưng tuần hoàn từ các quy trình (2) nước đã qua sử lý từ bên ngoài bộ phận lò hơi và các quy trình của nhà máy Dể nâng cao hiệu quả sử dụng lò hơi , một thiết bị trao đổi nhiệt đun nóng sơ bộ hâm.
1)Cụm béc nước 14) van xả đáy
2)Nắp trước 15) lỗ vệ sinh
3)Than nồi 16) tủ điện điểu khiển
4)Bass cẩu 17) relay áp suất
5)Van xả khí 18) áp kế
6)Bầu điện cực 19) kiểm tra áp kế
7)Van nắp hơi 20) bảng tên nồi hơi
8)Lỗ người chui 21) ống thủy sáng
9)Van an toàn 22) van xả nước trong ống thủ
10)Miệng ống khói 23) van cấp nước
11)Nắp sau 24) van một chiều
12)Kính nhìn lửa 25) dàn chân để nồi hơi
Nguyên lý làm việc
Trong các lò hơi công nghiệp , hơi nước sản xuất ra là hơi quá nhiệt Hơi quá nhiệt nhân được từ các quá trình: đun nóng nước đến sôi, sôi để biên nước thành hơi bảo hòa và quá nhiệt hơi bảo hòa thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao trong các bộ phận của lò hơi
Hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt giữa ngọn lửa quà khói môi chất trong lò hơi phụ thuộc vào tính chất vật lý của sản phẩm cháy và môi chất tham gia quá trình ( nước hoặc hơi trong lò ) và phụ thuộc vào hình dáng , đặc tính cấu tạo phân tử lò hơi
Nhiên liệu được vói phun vào buồng lữa tạo thành hổn hơi cháy và được đốt cháy trong buồng lửa, nhiệt độ ngọn lữa đạt đến 1000 0 C Nhiệt lượng tỏa ra khi nhiên liệu cháy trong buồng lửa truyền cho nước trong phần hơi của lò làm cho nước tăng lên nhiệt đọ sôi , trong khoang sẻ là hổn hợp hơi nước hổn hợp hơi trong khoang chứa hơi sẻ chuyển động đi lên tập trung vào bộ tiêu thụ ở đây hơi bảo hòa sẻ tách ra khỏi nước , nước tiếp tục đi xuống theo ống đặt ngoài lò Ống xuống được nối với ống lên bằng ống góp dưới, nên nước được sang bơm nước đưa lên khoang hơi để nhận nhiệt lại Hơi bảo hòa sẻ đi lên ống dẫn hơi vào ống xoắn của bộ quá nhiệt để biến thành hơi quá nhiệt và đi vào ống góp để sấy hoặc đun nóng.
Buồng lửa của em thiết kế là buồng lửa phun , nhiên liệu là dầu DO được phun vào và cháy lơ lửng trong buồng lửa quá trình cháy nhiên liệu được diễn ra trong buồng lửa đạt đến hiệt độ cao từ ( 1000- 1400) o C chính vì vậy hệ quả trao đổi nhiệt bức xự giữa ngọn lửa quà đường ống hơi rất cao. Đồ án tổng hợp nhiệt lạnh GVHD:Nguyễn thị hồng nhung
SVTH:Phạm nguyễn thanh đạt 7
Lò hơi công nghiệp có những ưu điểm sau :
- Buồng đốt nhỏ, tốc độ truyền nhiệt cao dẫn đến quá trình hóa hơi nhanh hơn
- Qúa trình truyền nhiệt do đối lưu lớn hơn do được cấp một số lượng lớn các ống truyền nhiệt có đường kính nhỏ giúp truyền nhiệt đối lưu tốt.
- Hệ suất cháy cao dô sử dụng hệ thống thông gió
- Quá trính truyền nhiệt tốt hơn nhờ số lần khi đi qua lò hơi
- Hiệu suất cao hơn so với các loại lò hơi khác
- Giảm nhiều lượng tro bay theo khói, từ đó khả năng mài mòn và bám bẩn các bề mặt đốt cũng giảm nhiều Tuy nhiên tổn thất nhiết theo xỉ cũng tăng theo và thiết bị thải xỉ cũng phức tạp và tốn kém hơn.
- Buồng lửa dùng đốt nhiên liệu lỏng rất đơn giản Bộ phận quan trọng nhất là vòi phun dầu Nhiên liệu lỏng chủ yếu dùng để đốt lò là dầu DO Dầu DO cần được sơ bộ sấy nóng 80-90 0 C để dể dàng táng sương nhiên liệu.
Công suất của lò hơi
Công suất lò hơi hay công suất nhiệt của lò hơi là khả năng nhiệt hoá hơi của lò hơi trên một đơn vị thời gian Khi ta nói lò hơi có công suất 1 T/h (1 Tấn hơi / 01 giờ hoặc là
1000 kg/h) nghĩa là trong 01 giờ lò hơi này có thể làm hoá hơi (bốc hơi) một khối lượng nước là 1m 3 tới một áp suất nhất định nào đó.
Cấu tạo chung của lò hơi
Hệ thống cung cấp nhiên liệu và đốt cháy nhiên liệu: Trong lò hơi thủ công, gồm có cửa cấp nhiên liệu, ghi lò, buồng lửa; trong lò ghi xích gồm có phễu than, ghi xích, buồng lửa; trong lò hơi đốt than phun gồm có hệ thống chế biến và cấp than, vòi phun nhiên liệu và buồng lửa.
Hệ thống cung cấp không khí và sản phẩm cháy: bao gồm cửa gió, quạt gió, ống khói, quạt khói, nhiều trường hợp còn có bộ sấy không khí, hộp tro xỉ, đôi khi còn có bộ khử bụi để giảm mài mòn cánh quạt khói và đảm bảo yêu cầu bảo vệ môi trường
Hệ thống cấp nước: gồm bơm nước cấp đủ lưu lượng và áp suất nước cho lò hơi, nhiều khi còn có bộ phận hâm nước để gia nhiệt nước trước khi đưa vào.
Hệ thống sản xuất nước nóng, hơi bão hòa hoặc hơi quá nhiệt: thỏa mãn yêu cầu của hộ sử dụng, thường bao gồm các loại bề mặt truyền nhiệt như dàn ống nước lên, dàn phestôn, dàn ống nước xuống, ống góp dưới, ba lông và bộ quá nhiệt, nếu sản xuất hơi quá nhiệt, bộ quá nhiệt trung gian ở các lò hơi nhà máy nhiệt điện.
Phân loại lò hơi
Tùy theo mục đích sử dụng mà cấu tạo lò hơi có thể rất khác nhau Vì vậy, việc phân loại chúng cũng rất khác nhau.
Theo chế độ đốt nhiên liệu trong buồng lửa có các loại : lò ghi gồm lò ghi thủ công ( ghi cố định ), lò ghi nửa cơ khí và lò ghi cơ khí, lò phun đốt với nhiên liệu lỏng hay khí, đốt bột than, thải xỉ lỏng hay thải xỉ khô,…
Theo chế độ tuần hoàn của nước gồm các loại : tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức, đối lưu tự nhiên.
Theo lịch sử phát triển lò có các loại : kiểu bình, ống lò, ống lửa, ống nước.
Theo thông số hay công suất của lò có lò hơi công suất thấp, trung bình, cao, siêu cao,…
Theo công dụng có lò hơi tĩnh tại, lò hơi nửa di động và di động, lò hơi công nghiệp, lò hơi cho phát điện Những phương pháp phân loại lò hơi như trên chỉ thể hiện một vài đặc tính nào đó của lò hơi, vì vậy trong thực tế khi gọi tên lò hơi, người ta thường kết hợp nhiều kiểu phân loại, ví dụ như : lò đốt than phun có bao hơi, lò ghi cố định ống nước nằm nghiêng,….
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CHẾ TẠO
Các thông số lò hơi
Sản lượng định mức lò hơi : D= 3500kg/giờ = 3,5 tấn/ giờ
- Áp suất hơi ra Phr= 12 bar
- Nhiệt độ hơi bảo hòa Tbh= 187,95 0 C
- Nhiệt độ không khí lạnh T l kk= 30 0 C
- Nhiệt độ khói thải Tkt= 220 0 C
Nhiệt độ của nước cấp tnc= 35 0 C=nhiệt độ môi trường
Thành phần nhiên liệu %
Nhiên liệu để đốt cho lò hơi là dầu DO, đặc tính nhiên liệu
C lv ,5% thành phần làm việc của cacbon trong dầu DO
H lv ,2% thành phần làm việc của hidro trong dầu DO
N lv = 0,7% thành phần làm việc của nito trong dầu DO
O lv =0,7% thành phần làm việc của oxy trong dầu DO
S lv =0,5% thành phần làm việc của lưu huỳnh trong dầu DO
A lv =0,3% độ tro trong thành phần làm việc của dầu DO
W lv = 3% độ ẩm trong thành phần làm việc của dầu DO
Đặc điểm lò hơi
Đây là lò hơi sản xuất hơi bảo hòa nên ta thiết kế lò có buồng lửa phun dạng hình trụ kết hợp với ống lò và ống lửa trong thân trụ nằm ngang.
Hai đầu ống lò và ống lửa được giới hạn bới mặt sàng ngăn cách không gian của sản phẩm cháy với không gian chứa nước và hơi.
Bố trí khói đi từ ống lò ra hộp khói sau , quặt vào cụm ống lửa hai bên đến hộp khói trước và cạm ống lửa phía trên ra hộp sau theo ống khói thải ra ngoài Ở hộp ống sau bố trí vách ngăn giữa cụm ống lửa phía trên và cụm ống lửa phía dưới Nước cấp vào lò được chứa trong không gian giới hạn giữa ống lò và ống lửa và giữa các ống lửa, với mức nước cao hơn dãy ống trên cùng.
Phần không gian phía trên bố trí các ống lửa là không gian chứa hơi.
* Ưu điểm của lò hơi ống lửa là :
2.3.1 Phù hợp với nhiên liệu đốt dầu và có công suất nhỏ
2.3.2.Do bố trí các ống lữa nên tăng diện tích bề mặt truyền nhiệt
2.3.3 Nhiệt lượng truyền nhiệt cho nước được phân bố đều
2.3.4 Tận dụng tốt nhiệt lượng sinh ra từ sản phẩm cháy
- Năng suất bốc hơi cao hơn so với lò hơi ống lò
Suất tiêu hao kim loại giảm
* Nhược điểm : không tạo được vòng tuần hoàn tự nhiên cho nước mà chỉ có sinh hơi tại bề mặt trong lò hơi
- Thông gió tự nhiên khó hơn và dễ dạng đóng tro bụi trên bề mặt truyền nhiệt
Hình 1 : cấu trúc sơ bộ buồng lửa lò hơi
Thể tích không khí và sản phẩm cháy
* thể tích không khí khô lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu xác định theo công thức : =0,0899( +0,375 )+0.265 -0,0333.
Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết ( a ) là hệ số không khí thừa trong sản phẩm cháy
V là thể tích không khí thực tế cần thiết để đốt nhiên liệu
- Thể tích không khí thực tế được tính như sau: V t =α.V 0
-Ở thiết kế lò hơi có buồng lửa phun dầu DO t chọn 1
2.4.1 Thể tích không khí thừa :
2.4.5.Thể tích lý thuyết của hơi nước :
2.4.7 Thể tích sản phẩm cháy
-Tỷ lệ thể tích của 3 nguyên tử bằng áp suất riêng phần của khí áp suất chung là 1 at.
Bảng 1: kết quả tính toán nhiên liệu và sản phẩm cháy
STT Tên đại lượng Ký hiệu Kết quả Đơn vị
1 Hệ số không khí thừa 1,1
3 Thể tích không khí thừa
6 Phân thể tích hơi nước 0,118
7 Phân thể tích khí 3 nguyên tử 0,146
Entanpi quá trình cháy
2.5.1 Entanpi của không khí và sản phẩm cháy
Entanpi của khói đối với 1kg(m 3 )nhiên liệu được xác định theo công thức:
2.5.2 Entanpi của không khí lạnh.
Với nhiệt độ không khí lạnh t l kk0 o C
Với nhiệt độ khói thải tth"0 o C
Bảng 2 entanpi của không khí và sản phẩm cháy oC (kj/kg) (kj/kg) (kj/kg) D (kj/kg)
TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI
Mục đích của tính cân bằng nhiệt
-Thiết lập sự cân bằng của lò hơi tức là thiết lập một phương trình cân bằng giữa nhiệt lượng dẫn vào lò Q lv và nhiệt lượng hữu ích q1 cùng với tất cả tổn thất nhiệt q2,q3 ,q4, q5, q6 Trên cơ sở đó mà tính lượng tiêu hao nhiên liệu cho lò hơi.Cân bằng nhiệt được thiết lập với chế độ nhiệt độ ổn định của lò hơi cho 1 kg nhiên liệu lỏng.
Phương trình cân bằng nhiệt lò hơi
-Các tổn thất trong lò hơi được biểu thj bằng giá trị tương đối, %
3.2.1 Lƣợng tiêu hao nhiên liệu. Được xác định như sau:
D = 3,5 T/h : Công suất lò hơi Is y8,3 (kj/kg)
Inc = 146,6 (kj/kg) : Entangpi của nước cấp ( Tra bảng nước chưa sôi theo nhiệt độ tnc 5 o C).
=0,877:Hiệu suất lò hơi Q lv 478 (kj/kg) :Nhệt trị thấp của dầu DO
- Được tính như sau: q1= (kj/kg)
3.2.3 Tổn thất do khói thải ra ngoài (q2) dv
Xác định bằng hiệu số giữa entanpi của khói ra khỏi bề mặt đốt cuối cùng của lò hơi và entanpi của không khí lạnh.
=1,1 hệ số không ké thừa của đường khói thải
:93,87(kj/kg) Entanpi của không khí.
= 10478 (kj/kg) : nhiệt trị làm việc thấp của dầu DO
3.2.4 Tổn thất do cháy không hoàn toàn về hóa học(q3).
-Đối với dầu DO: q3=2% (TL- TKLH tr 38)
3.2.5 Tổn thất do cháy cơ học không hết (q4)
Bằng lượng nhiên liệu cháy không hết trong xĩ , trong tro bụi bay theo khói và lượng nhiên liệu lọt xuống đáy lữa Đối với dầu DO thì
3.2.6 Tổn thất nhiệt do thải ra môi trường xung quanh(q5).
2.2.7 Tổn thất nhiệt do thải xỉ vật lí q 6
Tổn thất nhiệt do thải xỉ chỉ có khi đốt nhiên liệu rắn nên ở đây nhiên liệu đốt là dầu DO nên q 6 = 0.
3.2.8 Tổng các tổn thất nhiệt của lò hơi q= + + + +
3.2.10 Nhiệt độ cháy lý thuyết.
- Tra bảng entanpi của sản phẩm cháy theo 8220 (kj/kg)
3.2.11 Nhiệt lƣợng truyền của buồng lửa
3.2.12 Nhiệt lƣợng đốt cháy 1kg dầu DO:
-Nhiệt lượng thu được khí đốt cháy 1 kg dầu DO Được tính như sau:
Bảng 3:Kết quả tính cân bằng nhiệt lò hơi.
STT Tên đại lượng Ký hiệu Kết quả Đơn vị
2 Entanpi của không khí lạnh 393,87 Kj/kg
3 Entanpi của khói thải 3644,9 Kj/kg
4 Nhiệt lượng hữu ích q1 9189,2279 Kj/kg
Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài
Tổng tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học
Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học
Tổn thất nhiệt do tỏa ra mô trường xung quanh
10 Hiệu suất của lò hơi 87,7 %
11 Lượng tiêu bao nhiên liệu B 248,22 Kg/h
Nhệt lượng thu được khi đốt cháy 1kg dầu DO
13 Nhiệt độ cháy lý thuyết 1850
Nhiệt lượng truyền của buồng lửa 34575,1 Kj/kg
TÍNH KÍCH THƯỚC CÁC THIẾT BỊ PHỤ…
Mục đích tính toán
Việc thiết kế buồng lửa lò hơi nhằm xác định diện tích bề mặt truyền nhiệt phù hợp với công suất thiết kế và đảm bảo sức bền của các bộ phận với áp suất thiết kế trong lúc vận hành.
Xác định kích thước các bộ phận chính
4.2.1 Diện tích bề mặt truyền nhiệt của lò hơi
*Công suất của lò hơi phụ thuộc rất nhiều các yếu tố nhưng chủ yếu phụ thuộc vào diện tích bề mặt truyền nhiệt của lò hơi và hệ số năng suất bốc hơi của lò hơi.
Các bộ phận tiếp xúc với nhiệt của lò hơi bao gồm:
-Ống lò tiếp xúc trực tiếp với ngòi lửa phun ra từ vòi phun.
-Dàn ống lửa tiếp xúc với ống lửa chuyển qua hộp khói.
-Một phần mặt sang tiếp xúc với ống khói nóng.
Diện tích truyền nhiệt của lò hơi được xác định như sau.
D = 3500 kg/h : công suất thiết kế. d= 50 kg/m 2 h : hệ số năng suất bốc hơi.
Giá trị hệ số năng suất bốc hơi được phụ thuốc vào loại nhiên liệu đốt, kết cấu của lò hơi Vật liệu chế tạo nằm trong khoảng:
4.2.2Xác định kích thước ống lò
* Vật liệu chế tạo: Ống lò là bộ phận tiếp xúc với ngọn lửa ở nhiệt độ cao nên dung loại thép cacbon chuyên dụng.
Loại thép tấm có mã hiệu 20K được cuốn thành hình trụ và hàn dọc thành đường liền suốt.
*Các kích thước ống lò được chọn như sau: Đường ống ngoài : Dn = 450 mm (chọn khoảng mm) Chiều dày: S = 10 mm. Đường kích trong : Dt = 440 mm Chiều dài : L = 3000 mm (phù hợp với vật liệu thép tấm ) Khoảng cách giữa hai mặt sàn là : 2500 mm
*Diện tích bề mặt truyền nhiệt của ống lò: F1=π.Dt.L=π.0,432.2,5=3,4 (m 2 )
4.2.3 Xác định kích thước ống lửa:
* Vật liệu chế tạo: Ống lửa là bộ phận tiếp xúc với khói lò nên dung loại thép cacbon chất lượng cao. Loại thép ống có mã hiệu C20 không có đường hàn dọc mm
*Các kích thước ống lò được chọn như sau: Đường kính ngoài : Dn = 50 mm (chọn trong khoảng40-70)mm Chiều dày : S 3,5 mm (tính kiểm tra sau) Đường kính trong: Dt = 40 mm
Khoảng cánh giữa hai mặt sàn là : 2500 mm.
-diện tích bền mặt truyền nhiệt củ dàn ống lửa
-Số ống lửa: n= 8,4 (ống) ta lấy số ống lửa là 150 ống.
4.2.4 Xác định kích thước thân lò.
Thân lò là bộ phận tiếp xúc với khói nóng nhưng chịu áp lực từ bên trong nên dung loại thép cacbon chuyên dụng.
Lọai thép tấm có mã hiệu 20K được cuốn thành hình trụ và hàn dọc thành đường liền suốt.
*Xác định đường kính trong thân lò.
- Đường kính trong thân lò được xác định dựa theo cách bố trí ống lò và dàn ống lửa theo các kích thước sau:
- Bố trí ống lửa để nhiệt lượng ống lửa truyền cho nước lò hơi được phân bố đều ta chọn cách bố trí ống lửa theo nguyên tắc tam giác đều
- Bước ống tương đối của dàn ống lửa : =1,5
-Ta chọn bước ống theo chiều ngang: =1,4 nên s1=1,4.d=1,4.50p(mm)
-Ta chọn bước ống theo chiều dọc: =1,2 nên s2=1,2.d=1,2.50`(mm) -khoảng cách từ tâm ống lửa trong cùng đến mép ống lò Ta chọn: e1=1,5.d=1,5.50u(mm)
-khoảng cách từ tâm ống lửa ngoài đến mép thân lò: Ta chọn : e2=1,85.d=1,85.50,5(mm)
Hình 2: Bố trí ống lửa
-Bố trí cụm ống lửa trên thành 3 dãy theo chiều dọc.
-Khoảng cách từ tâm ống lửa trên cùng đến mép trên thân lò là 320mm.
-Trong đó chiều cao khoang chứa hơi là 220mm.
-Chiều cao tối thiểu của mức nước so với mép ống lửa trên cùng là 100mm. -Khoảng cách từ mép trên ống lò đến tâm ống lửa trên cùng là 300mm.
-Khoảng cách giữa cụm ống lửa trên và dưới tính theo tâm ống là 100mm -Đường kính ngoài của ống là 450mm.
-Khoảng cách từ mép dưới ống lò đến mép thân lò là 120mm
-Từ các kích thước trên ta xác định được đường kính trong thân lò là 1200mm -Qua việc bố trí ống lò và dàn ống lửa như hình 3 là phù hợp.
*Vậy kích thước của thân lò là: Đường kính trong : Dt = 1200 mm
Chiều dày : S = 10 mm (tính kiểm tra sau) Đường kính ngoài : Dn = 1224 mm Chiều dài : L = 3050 mm.
4.2.5 Xác định kích thước mặt sàng.
Mặt sàng là bộ phận tiếp xúc với khói nóng nên dung loại thép có mã hiệu 20K dạng hình tròn.
*Với kích thước sau: Đường kính :D = 1200 mm.
4.2.6 Xác định kích thước lổ người chui.
Cửa chịu áp lực tác động nên dung loại thép 20K có dạng hình elip
*Với các kích thước sau:
Nắp cửa vệ sinh : 375 x 475 mm Chiều dài : Sn mm.
Bảng thành phần hóa học của một số loại thép trong chế tạo lò hơi.
Tính sức bền các bộ phận chính lò hơi
4.3.1 Tính sức bền thân lò:
*Nhiệt độ tính toán của vách thân lò.
Thân lò hơi được thiết kế không tiếp xúc trực tiếp với nhiệt , nằm ngoài đường khói Nhiệt độ tính toán của vách thân lò bằng nhiệt độ hơi bảo hòa ở áp suất thiết kế. Nên tv = tbh 3 o C
Do trong mọi trường hợp nhiệt vách không nên chọn nhỏ hơn 250 0 C Vậy lấy tv 250 0 C
*Ứng suất cho thép kim loại chế tạo thân lò.
-Ứng suất cho phép kim loại được tính như sau:
Với:h là hệ số hiệu chỉnh khi xét đến đặc điểm cấu tạo và điều khiển vận hành của thân lò.
Do thân lò đặt ngoài đường khói và được cách nhiệt.
Nên chọn h = 1 (TL1-180) là ứng suất định mức cho phép của thép 20K tương ứng với nhiệt độ vách là
250 0 C mặc dù nhiệt độ vách thân lò chỉ 183 0 C.
*Tính chiều dày thân lò.
-Thân lò có dạng hình trụ, chịu áp lực tác động từ bên trong.
-Chiều dày tối thiểu của thân lò được xác định như sau:
Dt = 1200 mm : Đường kính trong thân lò.
P = 12 bar : Áp suất thiết kế. j= 0,75 : Hệ số bền vừng mối hàn dọc thân.
Chọn phương pháp hàn tự động bảo vệ không cho oxi xâm nhập.
Scp= 13,2 kg/mm 2 : Ứng suất cho phép của kim loại chế tạo thân lò C = 2 mm : Trị số bổ sung chiều dày thân lò.
Vậy: Để đảm bảo an toàn ta lấy chiều dày thân lò là 10mm
*Yêu cầu mối hàn trên thân lò phải là đường liền suốt.
4.3.2 Tính sức bền ống lò.
*Nhiệt độ tính toán của vách ống lò:
-Thân ống lò là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa.
-Nhiệt độ tính toán của vách ống lò được xác định như sau:
*ứng suất cho phép kim loại chế tạo ống lò.
-ứng suất cho phép kim loại được xác định như sau:
- Do ống lò tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa nên chọn hệ số hiệu chỉnh. h=0,5
- Ống lò được chế tạo bằng thép 20K làm việc với nhiệt độ vách 291 o C
- Ta có ứng suất định mức cho phép:Scp,43(kg/m )
CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ
Van an toàn
Mỗi lò hơi đều phải được trang bị van an toàn, nhằm khống chế các thong số làm việc, không cho phép vượt quá giới hạn Số lượng và kiểu loại van an toàn phụ thuộc vào năng suất bốc hơi Các van an toàn nói chung là làm việc tự động không cho áp suất vượt qua các chỉ tiêu quy định.
Số lượng và kích thước van an toàn được xác định theo công thức ndh= A
Trong đó: n: số van an toàn. d: đường kính lổ van. h: chiều cao nâng lên của van
D: sản lượng định mức: D=3,5 tấn/ giờ P: áp suất tuyệt đối:P bar
Chọn số lượng van n=2 loại van nâng lên không hoàn toàn khi đó: d ≥20h và A=0,0075 Vậy đường kính lổ van d≥
= 4.677cm Vậy van an toàn kiểu lò xo có đường kính lổ thông d\m
ống thủy
Ống thủy là một thiết bị quan trngj của lò hơi, theo quy phạm về an toàn lò hơi pải có ít nhất 2 ống thủy độc lập với nhau, chỉ có nhưng nồi hơi có diện tích truyền nhiệt nhỏ hơn 100cm 2 thì thay một trong hai ống thủy tối. Ống thủy giúp ta xác định được lượng nước trong lò hơi,để dễ dạng kiểm tra mực nước trong lò hơi, do đó ngăn ngừa sự cố nước cạn.
Có 2 loại ống thủy: ống thủy tròn và ống thủy hẹp.
- Ống thủy tròn cấu tạo đơn gỉn nhưng rất dễ vỡ.
- Ống thủy hẹp có cấu tạo phức tạp hơn nhiều nhưng rất tiện lợi và an toàn trong công tác vì nó đặt trong khung bảo kim loại
Ta chọn ống thủy hẹp có chiều dài 220mm
Kết hợp ống thủy với bộ điều khiển bơm nước cục bộ bằng điện cực.
Van hơi
Van hơi là thiết bị dùng để đóng ngắt và cắt nồi hơi ra khỏi sự liên thông với đường ống sinh hơi Khi mở van cho hơi đi vào ống sinh hơi phải đảm bảo sao cho trở lực nhỏ nhất, còn khi đóng van phải bảo đảm kín an toàn, ở đây ta chọn một van khóa, một van một chều bắt nối tiếp nhau, hơi đi qua van một chiều trước khi đi qua van khóa.Chọn van khó loại van đĩa có đường kính 80mm.
Áp kế
Áp kế dùng để đo áp suất của nồi hơi và trong các bộ phận chứa nước khác.
Mỗi nồi hơi được ố trí ít nhất 1 áp kế có thang đo thích hợp và để ở nơi dễ quan sát nhất của mỗi nồi hơi hoặc ở phòng điều khiển trung tâm Theo quy phạm an toàn kỹ thuật của nồi hơi của nhà nước thì áp kế dùng để đo áp suất trong nồi hơi phải là loại có cấp chính xác 1,5% chỉ tiêu về cấp chính xác này ghi rõ trên mặt áp kế Ta chọn áp kế có lỗ thông là 200mm thang đo 15 at
Trên đường nối lắp áp kế lắp 1 van 3 ngã trong đó 1 ngã để lắp áp kế mẫu để khi cần kiểm tra áp kế đang dùng hoặc để thông đường nối với áp kế trước khi áp kế làm việc, 1 ngã sẽ tong với xyphon chứa nước ngưng để bảo vệ áp kế khói trực tiếp của dòng hơi nóng.
Ống dẫn hơi
Ống dẫn hơi là thiết bị dung để vận chuyển hơi nước, đây là thiết bị rất quan trọng của nồi hơi, do đó nhà nước đã cho ban hành quy phạm kỹ thuật an toàn của các đường ống dẫn hơi để thống nhất việc chế tạo lắp ráp và sử dụng trong nhà nước
Chọn đường kính ống dẫn hơi;
Dodh= 150mm Vận tốc hơi được tính theo công thức ωTrong đó
D: sản lượng hơi định mức D= 3500 kg/h v’’: thể tích riêng của hơi bảo hòa ở thể tích12 bar Tra bảng ta được v’’ 0,3747 m 3 /kg
Vậy ω= 20,67 m/s Đối với lò hơi công nghiệp, thì tốc độ tối ưu của dòng hơi bảo hòa theo kinh nghiệm khoảng ω= 20~40 m/s
Nên tốc độ của dòng hơi là V= 26m/s
XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀO LÒ HƠI
Mục đích của việc xử lý nước
Sự làm việc chắc chắn và ổn định của lò hơi phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng nước cấp cho lò hơi
Trong nước thiên nhiên có hòa tan những tạp chất mà đặc biệt là các loại muối canxi, magie và các loại muối khác Trong quá trình làm việc của lò, khi nước sôi và bốc hơi các muối này tách ra ở pha cứng ở dạng bùn hoặc cấu tinh thể bám vào cách của lò hơi Các cấu và bùn này có hệ số dẫn nhiệt thấp, thấp hơn so với kim loại hàng tram lần, do đó khi bám vào vách sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt tự khói đến môi trường trong ống , làm cho môi trường nhận nhiệt ít hơn và tổn thất nhiệt do khói thải tăng lên , hiệu suất của lò giảm xuống, lượng tiêu hao nhiên liệu tăng lên.
Khi cấu bám tăng lên trên vách ống sẽ làm tăng độ mòn kin loại, gây hiện tượng ăn mòn kim loại cục bộ.
Khi cáu bám trên ống sinh hơi, các ống của bộ quá nhiệt sẽ làm tăng nhiệt độ của vách ống lên, do đó làm tuổi thọ của ống giảm xuống , có nhưng trường hợp nhiệt độ của vách ống tăng quá mức cho phép có thể gây nổ ống.
Ngoài những chất sinh cáu, trong nước còn có những chất khí hòa tan như cacbon và oxi, các loại khí gây ăn mòn mạnh các bề mặt kim loại của lò
Vì những nguyên nhân trên, đòi hỏi phải có biện pháp đặc biệt để bảo vệ lò hơi khỏi cáu bám và ăn mòn đảm bảo cho lò hơi làm việc an toàn. Để giảm độ ăn mòn và bảo đảm cho lò hơi làm việc an toàn cần thực hiện 3 nhiệm vụ.
-Ngăn ngừa hiện tượng cáu bám trên tất cả các bề mặt đốt
-Duy trì độ sạch cảu lò hơi ở mức cần thiết
-Ngăn ngừa quá trình ăn mòn của đường nước đường hơi
Chất lượng nước của lò hơi
Để đánh giá chất lượng nước, người ta đưa ra các khái niệm về đặc tính của nước thiên nhiên như sau: độ cứng , độ kiềm , độ khó kết của nước Độ cứng của nước thể hiện là tổng nồng độ các ion Ca + và Mg + có trong nước được kí hiện là o H Độ cứng cho phép của nước cấp vào lò phụ thuộc vào thông số của lò hơi Lò hơi có thông số hơi càng cao thì yêu cầu chất lượng nước vào càng cao, nghĩa là nồng độ tạp chất trong nước vào lò phải thấp.
Yêu cầu chất lượng nước( độ cứng) của lò phụ thuộc vào thông số hơi như sau.
- Lò hơi ống lò ống lửa: o H< 0,5 mgđl/l
- Lò ống nước có p< 1,6 Mpa: o H